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亚麻胶浸提与喷雾干燥工艺研究

谭鹤群

  亚麻胶是一种以多糖为主,含有少量蛋白质和矿物元素的天然高分子植物胶,具有粘性、持水性、乳化性、发泡性以及稳定性等多种功能特性,在食品、日用化工、制药等行业具有广泛的用途,是一种极具潜力的天然植物胶资源。亚麻胶浸提动力学、浸提工艺以及亚麻胶喷雾干燥的研究是亚麻胶开发利用的重要前提,可以为亚麻胶工业化生产的工艺路线确定和工艺参数选择提供理论依据。本文首次研究了亚麻胶的浸提动力学过程,得出了亚麻胶浸提的动力学模型。该模型是从费克第一定律出发,假设浓度梯度随时间的变化率和当时的浓度梯度成正比,扩散系数与温度的关系满足Arrhniues方程,并与当时的溶质浓度成幂函数关系而得出的,它直接反映溶质得率和浸提工艺参数溶剂倍量、浸提温度、浸提时间的关系,不仅适用于亚麻胶浸提过程,也可以描述其它类似植物产品浸提的动力学过程。本文以水作浸提溶剂,以亚麻籽为原料进行亚麻胶浸提试验,研究了溶剂倍量、浸提温度、浸提时间对产胶率的影响,得出了产胶率随这些因素变化的规律。运用产胶率试验结果,确定了浸提动力学模型中的待定常数,同时,对模型的求解结果进行了试验验证。结果表明,所求得的亚麻胶浸提动力学模型能比较准确地预测亚麻胶浸提的产胶率,预测的绝对误差不超过0.5%。本文首次探讨了浸提工艺参数和亚麻胶乳化性、总氰含量、亚麻籽残渣中赖氨酸有效性的关系,研究了溶剂倍量、浸提温度和浸提时间对亚麻胶粘度、粗蛋白含量的影响,得出了浸提工艺参数对亚麻胶质量和残渣中赖氨酸有效性影响的规律。为了更客观地评价亚麻胶多糖与浸提工艺参数之间的关系,提出无氮产胶率的概念,在此基础上,分析了各试验指标对浸提工艺要求的相关性,结果表明,各试验指标对浸提工艺参数的要求不一致,各个指标在浸提工艺优化过程中存在矛盾。针对多指标试验,在试验指标相关分析的基础上,借鉴多目标优化中的理想点法,本文提出了一种新的多指标试验优化方法。该方法在对各个指标进行标准化后构造一个涵盖各指标的新的目标函数,并对该目标函数进行优化。运用这种方法,在正交回归旋转组合试验的基础上,对亚麻胶浸提工艺进行了多指标优化,得出了各指标综合评价优良的浸提工艺条件。采用微型气流喷雾干燥器,进行了亚麻胶的喷雾干燥试验,首次研究了喷雾干燥的喷液量、介质温度、介质流量等工艺参数对亚麻胶乳化性和总氰含量的影响,分析了这些工艺参数与亚麻胶含水率、粘度、乳化性、总氰含量的关系。结果表明,喷雾干燥不影响亚麻胶的乳化性,而含水率、粘度、总氰含量在干燥过程中的变化具有高度相关性,使亚麻胶最终含水率下降的工艺条件总是同时造成亚麻胶的粘度和总氰含量降低。通过回归正交试验,得到了反映亚麻胶含水率、粘度和总氰含量与喷液量、介质温度、介质流量之间关系的喷雾干燥数学模型,并以此为基础,采用多指标试验优化方法对亚麻胶喷雾干燥工艺进行了优化,得到了含水率、粘度和总氰含量三个指标综合评价优良的喷雾干燥工艺条件。……   
[关键词]:亚麻籽;亚麻胶;浸提;动力学模型;喷雾干燥
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中国农业大学2004年